一种电力线宽带载波抄表系统的制作方法

本发明属于宽带载波抄表技术领域，更具体涉及一种电力线宽带载波抄表系统。该系统用于电力部门自动远程抄收用户用电数据，下发电费和阶梯电价，对用户电表远程拉合闸等功能。

背景技术：

传统的人工抄表存在费时费力，抄表效率低等缺点。而自动抄表系统是智能电网对用户电表上的数据进行采集，并上传给电力部门的系统。费控电表用户电费下发系统是智能电网对用户所缴纳的预付电费下发至用户费控电表的系统。抄表系统能否及时准确的将用户电表上的数据反馈给电力部门关系到整个电网的安全经济运行问题。而费控电表用户电费下发系统更要把用户所缴纳的预付电费及时准确的下发至用户的电表中，否则会造成用户交了电费却用不上电的严重后果，使供电部门的形象受到严重影响。因此抄表系统及费控电表电费下发系统是整个智能电网建设中不可缺少的重要组成部分。传统的抄表系统多为无线抄表系统和电力线窄带载波抄表系统。由于无线通信的自身特点，无线抄表系统受到天气和使用地的地形地貌和遮挡物的影响。在天气恶劣，如大雨、大雪等和遮挡物比较多的情况下，无线通信的信号衰减很大，可靠传输距离显著变短，从而严重影响无线抄表系统的可靠性。要解决无线通信的不可靠问题，只能通过加大电表无线模块的发射功率和加密加长电表无线模块的发射天线。而加大电表无线模块的发射功率会超过国家工业和信息化部的无线电设备关于发射功率的管理要求。加密和加长电表无线模块的发射天线会使天线容易被人为损坏，如果天线损坏后通信效果会更差。电力线窄带载波抄表系统中其窄带载波信号的频率范围为3KHZ到500KHZ，而目前我国配电线上的噪声基本在几百K的频率范围。因此当电力线上的负荷很重时，窄带载波信号为受到很大的干扰，传输距离会大大缩短，严重影响数据传输的实时性。

技术实现要素：

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种电力线宽带载波抄表系统，可靠性高，实时性强，抗干扰能力强等特点，这些特点是基于电力线宽带载波的传输速度快，最高速度可达10Mbps。电力线宽带载波工作带宽是2MHZ到30MHZ。远离国内配电噪声范围，避开了主要噪声干扰。能够实现在任何时间和任何环境下的高可用性。

为了实现上述的目的，本发明采用以下技术措施：

一种电力线宽带载波抄表系统,它由集中器宽带载波模块、第一电能表宽带载波模块、第二电能表宽带载波模块、第三电能表宽带载波模块，第四电能表宽带载波模块、第五电能表宽带载波模块、第六电能表宽带载波模块、第七电能表宽带载波模块、第八电能表宽带载波模块、第九电能表宽带载波模块组成。其特征在于：在集中器上插入集中器宽带载波模块，在电能表上插入第一电能表宽带载波模块、第二电能表宽带载波模块、第三电能表宽带载波模块，集中器宽带载波模块的A相分别与第一电能表宽带载波模块、第二电能表宽带载波模块和第三电能表宽带载波模块相连，它们之间通过电力线传输数据。集中器宽带载波模块的B相分别与第四电能表宽带载波模块、第五电能表宽带载波模块和第六电能表宽带载波模块相连，它们之间通过电力线传输数据。集中器宽带载波模块的C相分别与第七电能表宽带载波模块、第八电能表宽带载波模块和第九电能表宽带载波模块相连，它们之间通过电力线传输数据。一个集中器宽带载波模块需要通过电力与其下所有的电表宽带载波模块通信，采集电表中的数据。所述集中器宽带载波模块组建电力线宽带载波路由网络,集中器宽带载波模块作为电力线宽带载波路由网络的中心结点，电能表宽带载波模块作为网络中的中继结点和叶子结点。

所述电力线宽带载波路由网络通过引入接收信号强度权重参数大小来指示两个电能表宽带载波模块之间传输的稳定性，选择接收信号强度权重参数最大的连接作为每两个电能表宽带载波模块之间的连接，然后使得集中器宽带载波模块到每个电能表宽带载波模块的路径最短，以后每次重新组建电力线宽带载波路由网络都是在上一次组建完成的电力线宽带载波路由网络的基础上尝试路径。

所述集中器宽带载波模块包括电源模块、宽带载波处理模块、FLSAH存储模块和耦合滤波模块，电源模块、FLSAH存储模块和耦合滤波模块均与宽带载波处理模块连接。电源模块用于给整个集中器宽带载波模块提供直流电源，FLSAH存储模块用于存储集中器宽带载波模块的各类数据，耦合滤波模块用于宽带载波处理模块发出宽带载波信号的调制和解调收到的宽带载波信号。宽带载波处理模块是整个集中器宽带载波模块的核心，用于发送，解析各类传输的数据。

所述电能表宽带载波模块包括电源模块、宽带载波处理模块、EEPROM存储模块和耦合滤波模块，电源模块、EEPROM存储模块和耦合滤波模块均与宽带载波处理模块连接。电源模块用于给整个电能表宽带载波模块提供直流电源，EEPROM存储模块用于存储电能表宽带载波模块的各类数据，耦合滤波模块用于宽带载波处理模块发出宽带载波信号的调制和解调收到的宽带载波信号。宽带载波处理模块是整个电能表宽带载波模块的核心，用于发送，解析各类传输的数据。

所述集中器宽带载波模块中的电源模块为集中器宽带载波模块提供电源，电能表宽带载波模块中的电源模块为电能表宽带载波模块提供电源，所述集中器宽带载波模块中的电源模块和电能表宽带载波模块中的电源模块提供的都是经转化后的直流电源。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：

1.引入接收信号强度权重参数这个概念。用于判定链路的质量，两个电能表宽带载波模块之间进行数据传输时，如果接收信号强度权重参数越大，表明两个电能表宽带载波模块之间的传输越稳定，抗干扰的能力也越强。在组建电力线宽带载波路由网络时，不仅仅只保证每两个宽带载波电表模块之间是连通的，还要通过比较接收信号强度权重参数的大小使每两个电能表宽带载波模块之间是强连接，抗干扰性最好。

2.在满足每两个电能表宽带载波模块之间强连接的前提条件下，使集中器宽带载波模块到每个电能表宽带载波模块的路径最短，这样从集中器宽带载波模块到电能表宽带载波模块之间传输数据时，数据量最少，经过的中继电能表宽带载波模块最少，传输更稳定。

3.以后每次重新组建电力线宽带载波路由网络都是在上一次组建完成的电力线宽带载波路由网络的基础上尝试路径，这样能大幅度缩短时间，提高了组建电力线宽带载波路由网络的效率，从而可以每天多次维护电力线宽带载波路由网络，使网络更稳定。

本发明由于采用了上述三种方法相结合的方案，使由集中器宽带载波模块和电能表宽带载波模块组建的电力线宽带载波抄表网络智能、坚强、高效。极大的提高了电力线宽带载波抄表系统的高可靠性和实用性。从而保证电力线宽带载波抄表系统在任何时间和任何环境下的高可用性。

附图说明

图1为本发明的一种电力线宽带载波抄表系统的结构示意图。

其中:1－集中器宽带载波模块 、 2－第一电能表宽带载波模块、3－第二电能表宽带载波模块、4－第三电能表宽带载波模块、5－第四电能表宽带载波模块、6－第五电能表宽带载波模块、7、第六电能表宽带载波模块、8－第七电能表宽带载波模块、9、第八电能表宽带载波模块、10－第九电能表宽带载波模块。

图2 为集中器宽带载波模块的结构框图。

图3为电能表宽带载波模块的结构框图。

图4为集中器宽带载波模块的工作流程图。

图5为电能表宽带载波模块的的工作流程图。

具体实施方式

实施例1：

根据图1可知，一种电力线宽带载波抄表系统，它由集中器宽带载波模块1、第一电能表宽带载波模块2、第二电能表宽带载波模块3、第三电能表宽带载波模块4，第四电能表宽带载波模块5、第五电能表宽带载波模块6、第六电能表宽带载波模块7、第七电能表宽带载波模块8、第八电能表宽带载波模块9、第九电能表宽带载波模块10组成。其特征在于：在集中器上插入集中器宽带载波模块1，在电能表上插入第一电能表宽带载波模块2、第二电能表宽带载波模块3、第三电能表宽带载波模块4，集中器宽带载波模块1的A相分别与第一电能表宽带载波模块2、第二电能表宽带载波模块3和第三电能表宽带载波模块4相连，它们之间通过电力线传输数据。集中器宽带载波模块1的B相分别与第四电能表宽带载波模块5、第五电能表宽带载波模块6和第六电能表宽带载波模块7相连，它们之间通过电力线传输数据。集中器宽带载波模块1的C相分别与第七电能表宽带载波模块8、第八电能表宽带载波模块9和第九电能表宽带载波模块10相连，它们之间通过电力线传输数据。一个集中器宽带载波模块需要通过电力与其下所有的电表宽带载波模块通信，采集电表中的数据。所述集中器宽带载波模块组建电力线宽带载波路由网络,集中器宽带载波模块作为电力线宽带载波路由网络的中心结点，电能表宽带载波模块作为网络中的中继结点和叶子结点。集中器与插入集中器上的集中器宽带载波模块做为一个整体，电能表和插入电能表中的电能表宽带载波模块做为一个整体。一个集中器及插入集中器上的集中器宽带载波模块管理着N个电能表和插入电能表中的电能表宽带载波模块，每个电能表和插入电能表中的电能表宽带载波模块相对于集中器及插入集中器上的集中器宽带载波模块都是独立平等的。它们都独立的与集中器宽带载波模块通过电力线宽带载波通信。

所述的其中集中器为符合国家电网标准任一厂家的集中器，如江苏林洋电子股份有限公司的DJGZ23-TLY2210型集中器。

所述的其中集中器宽带载波模块为符合国家电网标准的武汉瑞升科技有限公司的集中器宽带载波模块，型号为TXZX13-DCZM12-RS01型。

所述的其中电能表为符合国家电网标准任一厂家的电能表，如河南许继仪表有限公司DDZY566-Z型单相费控智能电能表。

所述的其中电能表宽带载波模块为符合国家电网标准的武汉瑞升科技有限公司的电能表宽带载波模块，型号为TXZX13-DCZM12-RS02型。

如图2，集中器宽带载波模块包括了电源模块、宽带载波处理模块、FLSAH存储模块和耦合滤波模块。电源模块、FLSAH存储模块和耦合滤波模块均与宽带载波处理模块连接。电源模块用于给整个集中器宽带载波模块提供直流电源，FLSAH存储模块用于存储集中器宽带载波模块的各类数据，耦合滤波模块用于宽带载波处理模块发出宽带载波信号的调制和解调收到的宽带载波信号。宽带载波处理模块是整个集中器宽带载波模块的核心，用于发送，解析各类传输的数据。

如图3，电能表宽带载波模块包括了电源模块、宽带载波处理模块、EEPROM存储模块和耦合滤波模块。电源模块、EEPROM存储模块和耦合滤波模块均与宽带载波处理模块连接。电源模块用于给整个电能表宽带载波模块提供直流电源，EEPROM存储模块用于存储电能表宽带载波模块的各类数据，耦合滤波模块用于宽带载波处理模块发出宽带载波信号的调制和解调收到的宽带载波信号。宽带载波处理模块是整个电能表宽带载波模块的核心，用于发送，解析各类传输的数据。

一种电力线宽带载波抄表系统包括电能表、电能表宽带载波模块、集中器和集中器宽带载波模块，所述电能表宽带载波模块装入在电能表中，所述集中器宽带载波模块装入在集中器中，一个集中器与多个电表都连接在供电公司的配电网络的电力线上。它们之间通过电力线利用宽带载波传输数据。一个集中器宽带载波模块需要通过电力与其下所有的电表宽带载波模块通信，采集电表中的数据。所述集中器宽带载波模块组建电力线宽带载波路由网络,集中器宽带载波模块作为电力线宽带载波路由网络的中心结点，电能表宽带载波模块作为网络中的中继结点和叶子结点。

所述电力线宽带载波路由网络通过引入接收信号强度权重参数大小来指示两个电能表宽带载波模块之间传输的稳定性，选择接收信号强度权重参数最大的连接作为每两个电能表宽带载波模块之间的连接，然后使得集中器宽带载波模块到每个电能表宽带载波模块的路径最短，以后每次重新组建电力线宽带载波路由网络都是在上一次组建完成的电力线宽带载波路由网络的基础上尝试路径。

所述集中器宽带载波模块包括电源模块、宽带载波处理模块、FLSAH存储模块和耦合滤波模块，电源模块、FLSAH存储模块和耦合滤波模块均与宽带载波处理模块连接。

所述电能表宽带载波模块包括电源模块、宽带载波处理模块、EEPROM存储模块和耦合滤波模块，电源模块、EEPROM存储模块和耦合滤波模块均与宽带载波处理模块连接。

所述集中器宽带载波模块中的电源模块为集中器宽带载波模块提供电源，电能表宽带载波模块中的电源模块为电能表宽带载波模块提供电源，所述集中器宽带载波模块中的电源模块和电能表宽带载波模块中的电源模块提供的都是经转化后的直流电源。

为方便说明集中器宽带载波模块和电能表宽带载波模块的工作流程及它们组建电力线宽带载波抄表路由网络的过程，将集中器宽带载波模块称为中心结点，N个电能表宽带载波模块称为叶子结点。如图4、图5所示，中心结点上电后，宽带载波处理模块从FLASH存储单元中读取到所有叶子结点的信息和组建路由网络的接收信号强度权重参数门限值。当中心节点收到组网指令后，进行全新组网时，首先会将每个子节点的入网状态设置为假，并将当前组网状态的各个统计值重置为零。每一个叶子节点作为一个独立运行的模块，上电后从EEPROM存储模块中读取相关的配置参数。包括自己的地址参数和组网接收信号强度权重参数门限值。每个叶子结点都可以作为中继节点和目标结点。由中心节点发出组网命令，各个叶子节点在收到数据后，对数据包进行解析，通过比较数据中的目的地址来确定自己是作为中继节点来转发命令，还是作为目标节点对中心节点进行回复。当子节点收到的命令帧中的目的地址跟自己的地址一致时，这时还需要判断接收信号强度权重参数是否在门限范围内。因为接收信号强度权重参数值的大小，反映了两点之前宽带载波通信时信号的强弱，也就决定着组网后所形成的网络是否坚强可靠。也就影响着后续的电表数据抄收，以及电费缴费下发成功率。子节点在组网时收到数据后，会实时的捕获一个反映着当前宽带载波信号强弱的接收信号强度权重参数值，这个实时的接收信号强度权重参数值会与组网门限值进行比较，只有实时的接收信号强度权重参数值大于组网门限值时，才认为该条组网路径获得通过。

中心结点组建路由网络的过程是对所有的子节点进行遍历，当经过上述过程找到了一部分子节点的路径时，会将其保存在路由表中，并将该路由表进行场强大小排序，场强大的子节点的路由信息排在前面，将优先作为查找其它子节点路由的基础，而遍历仍将继续，从路由表中取出每一个路径，对子节点集合中尚未入网的子节点再次进行遍历，直到将所有的子节点加入到网络中。

中心结点组建网络的过程采用的是深度优先的组网方式，在接收信号强度权重参数门限的约束下，每个子节点找到的路由路径都是尽可能的短，即经过中继节点的跳数尽可能少，使整个网络中，数据的上传下达能够更加快速可靠，更加安全稳定，从而形成一个简短有效，但不失安全稳定的网络。

快速组网的情况，是在上一次组网的基础上进行的一次网络维护，先对路由表中的所有路径进行深度优先排序，即最短路径的路由，排在最前面，而路径宽度相同的两条路径，则场强大的路径排在前面。然后从路由表中取出每一条路径进行验证，验证通过则该条路径仍然有效，而验证失败时，则会将该子节点作为未入网的对象，从中心节点开始尝试寻找新的路径。如果没有找到，然后以排了序的路由表中的路径作为基础，进行路由尝试，直到将其加入路由表中。